(57)【要約】【課題】  ステンレス鋼の溶製において酸素吹精パイプの冷却ガスに高価な窒素ガスを用いることなく、ＲＨ脱ガス装置内の二次燃焼を促進し、脱炭時間を短縮させ、冷却ガスのコストダウンを図る。【解決手段】  電気炉又は転炉で溶製した溶鋼１３をＲＨ脱ガス装置１で酸素吹精により脱炭するステンレス鋼の溶製方法において、図２に示すようにＲＨ脱ガス装置１に酸素１６を吹き込む酸素吹精パイプ８の冷却ガスにエア１７を使用し、エア１７の流量を１０〜１００Ｎｍ3／ｈｒとすることからなるＲＨ脱ガス装置１による脱炭方法である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉または転炉で溶製した溶鋼をＲＨ脱ガス装置で酸素吹精により脱炭するステンレス鋼の溶製方法において、ＲＨ脱ガス装置に酸素を吹き込む酸素吹精パイプの冷却ガスとしてエアを使用することを特徴とするステンレス鋼の溶製におけるＲＨ脱ガス装置による脱炭方法。
【請求項２】
酸素吹精パイプの冷却ガスとして使用するエアは、その流量を１０〜１００Ｎｍ3／ｈｒとすることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼の溶製におけるＲＨ脱ガス装置による脱炭方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はステンレス鋼の溶製の際の脱ガス装置による脱炭方法に関し、特に、電気炉または転炉でステンレス鋼を溶製し、ＲＨ脱ガス装置で脱炭し、次いで、取鍋炉で成分調整し、これを連続鋳造あるいはインゴット鋳造することによりステンレス鋼を製造する方法に関する。
この技術分野で対象とするステンレス鋼は、電気炉または転炉から出鋼した後、ＲＨ脱ガス装置により脱炭処理するステンレス鋼種全般を指し、一般にステンレス鋼中の炭素含有量が０．１％以下のものを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼の溶鋼をＲＨ脱ガス装置により脱炭処理する場合には酸素を吹き込む。ところで、この場合、酸素を吹き込む酸素吹精パイプが溶損されることを防止するために、酸素吹精パイプを冷却ガスで冷却する必要がある。この酸素吹精パイプの冷却ガスとして、従来は不活性のＡｒガスを使用していたが、コスト低減を目的として、近年は図３に示すようにＮ2ガスを使用している。しかしながら、ＡｒガスもＮ2ガスも酸素を含んでいないため、冷却ガスによるＲＨ脱ガス装置のＲＨ槽内において、これらのガスによる二次燃焼を期待することはできない。そのために、ＲＨ槽内では脱炭用に吹き込む酸素ガスのみによる一次燃焼および二次燃焼しか起こらないため、溶鋼の温度上昇が遅く、このため脱炭に長時間を要していた。
【０００３】
そこで、脱炭用の酸素ガスを増量して脱炭を促進したいが、酸素ガスの流量が大きすぎると、溶鋼のスプラッシュが増大し、ＲＨ脱ガス装置の排気系ダクトを閉塞する恐れがある。そのため、出願人は、複数の酸素吹精口から酸素を吹き込むことで、吹精圧力を減少してＲＨ酸素吹精のソフトブロー化を図って、溶鋼のスプラッシュを減らして、上記した溶鋼スプラッシュの増大による排気系ダクトの閉塞を防止する方法を開発している（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この方法では、複数の酸素吹精口から酸素を吹き込んでも、あくまで酸素ガスは３００〜６００Ｎｍ3／ｈｒの高速で溶鋼表面に向けて吹き込まれるため、まず溶鋼の脱炭反応である一次反応（Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ）が優先され、残った酸素ガスが二次反応（ＣＯ＋Ｏ＝ＣＯ2）を起こすため、この二次反応だけを促進することはできない問題があった。
【０００４】
一方、ステンレス鋼の溶製において、ＲＨ脱ガス装置における脱炭時間が長いと、脱炭中に溶鋼中のＣｒの酸化が増加し、Ｃｒの歩留が低下することとなるために、大幅なコストアップになるとともに、脱炭工程が律速となって製鋼工場全体の生産性が低下してしまう問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９４３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ステンレス鋼の溶製において、酸素吹精パイプの冷却ガスに高価な窒素ガスを用いることなく、しかもＲＨ脱ガス装置内の二次燃焼を促進し、溶鋼温度を上昇させ、脱炭時間を短縮させるとともに、酸素吹精パイプを冷却するための冷却ガスのコストダウンを図る方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明の手段について説明する。本発明の手段において、第１の手段は、ステンレス鋼を溶製するために電気炉または転炉で溶製して溶鋼とし、この溶鋼をＲＨ脱ガス装置で酸素吹精により脱炭した後、さらに取鍋炉で成分調整して連続鋳造あるいはインゴット鋳造する方法であり、ＲＨ脱ガス装置に酸素を吹き込むための酸素吹精パイプを冷却するために使用する冷却ガスとして、従来のＮ2ガスの代わりに、本発明の手段ではエア、すなわち空気を使用することを特徴とする方法である。
【０００８】
さらに、第２の手段は、上記の手段において、酸素吹精パイプを冷却するために冷却ガスとして使用するエアは、その流量を１０〜１００Ｎｍ3／ｈｒ、望ましくは２０〜４０Ｎｍ3／ｈｒ、とすることを特徴とする方法である。このように、酸素吹精パイプを冷却するための冷却ガスが、従来のＮ2ガスではなく、エアであっても、冷却ガスとして１０〜１００Ｎｍ3／ｈｒの所定の流量があれば、酸素吹精パイプを冷却する効果は充分に確保することができる。
【０００９】
すなわち、流量が１０〜１００Ｎｍ3／ｈｒであるエアがＲＨ脱ガス装置のＲＨ槽内に吹込まれることにより、ＲＨ槽内でＣＯ＋Ｏ＝ＣＯ2による二次燃焼が促進され、ＲＨ槽内の温度上昇、ひいては溶鋼の温度上昇により溶鋼の脱炭が促進される。しかしながら冷却ガスが従来のＮ2ガスである場合は、上記の二次燃焼は発生しない。
【００１０】
ところで、流量が１０Ｎｍ3／ｈｒ未満のエアの場合では、酸素吹精パイプの冷却効果は十分ではなく、このために脱炭処理途中での酸素吹精パイプに極度の溶損が発生し、脱炭が進まないだけでなく、この溶損が酸素吹精パイプの長さの３割を超えると、酸素吹精装置本体が溶損により使用できなくなる恐れが生じてくる。一方、流量が１００Ｎｍ3／ｈｒを超えるエアとしても、これ以上の酸素吹精パイプの冷却効果は得られない上に、ＲＨ槽内の真空度が低下して脱炭処理が阻害されることとなり、上記した酸素による二次燃焼も飽和し、これ以上の溶鋼の温度上昇速度の向上を期待することはできない。なお、上記したように脱炭用の酸素ガスは溶鋼の脱炭の一次反応のために優先して使用されるので、その残った酸素ガスが二次反応を起こすこととなる。このために脱炭用の酸素ガスでは炭素の二次燃焼反応だけを促進することはできない。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように、ＲＨ脱ガス装置のＲＨ槽内へ酸素を吹精するために使用する酸素吹精パイプを冷却するための冷却ガスを、従来の高価なＮ2ガスから安価なエアへ変更することにより、コスト削減を図りながら酸素吹精パイプの寿命を確保するとともに、高価な酸素ガスの使用量を減らすことができ、さらにエアに含まれている酸素を利用することでＲＨ槽内での炭素の二次燃焼を促進し、ＲＨ槽内の温度、ひいては溶鋼温度を早く上昇させることにより、脱炭時間を約４０％低減することができるなど、本願発明は従来にない優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
電気炉または転炉で表１で示す鋼種のステンレス鋼を溶製する。先ずステンレス鋼の溶鋼を図１に示すＲＨ脱ガス装置１で酸素吹精により脱炭するものとする。この場合、ＲＨ脱ガス装置１の中間槽４に設けた酸素吹精パイプ８を冷却するための冷却ガスとして、従来の冷却ガスであるＮ2ガスの代わりに、本発明の実施の形態ではエア１７を使用するものとした。この場合に使用する酸素吹精パイプ８の吹精ノズル及びパイプの形状を図４に示す。この酸素吹精パイプ８は、酸素吹入口９、酸素１６を通す内管１０、内管１０との間にエア１７を通すパイプの外管１１および冷却用のエア吹込口１２からなっており、酸素１６及び冷却用のエア１７は図面上で右側からＲＨ脱ガス装置１に吹き込まれる。
【００１３】
本発明の実施の形態では、ＲＨ脱ガス装置１の酸素吹精パイプ８を冷却するための冷却ガスとして使用するエア１７は流量を１０〜１００Ｎｍ3／ｈｒとし、吹精用の３００〜６００Ｎｍ3／ｈｒの酸素ガスと共に酸素吹精パイプ８に送給される。
【実施例】
【００１４】
下記の表１に示す条件で、９０トンの酸素吹精による図１および図２に示すＲＨ脱ガス装置１によりステンレス鋼の脱ガス処理による脱炭を実施した。脱炭用の酸素吹精は、図１に示すように下部槽２の２箇所から４００Ｎｍ3／ｈｒずつ、図４に示す酸素吹精パイプ８を用いて実施した。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
実施例１：表１に示すように、鋼種としてＳＵＳ３０４に適用し、冷却ガスに２０Ｎｍ3／ｈｒのエアを用い、冷却ガスのコストを下げると共に、酸素吹精パイプ８の溶損も１０％で、これは許容範囲内の３０％以下であり、かつ脱炭処理１分当たりの溶鋼の温度上昇も１．７５℃と大きいために比較的に短時間の４０分で脱炭を終了することができた。
【００１７】
実施例２：表１に示すように、鋼種としてＳＵＳ３０４に適用するものであるが、実施例１に比べて冷却ガスとしてのエアの流量が８０Ｎｍ3／ｈｒと多いため、冷却ガスコストは実施例１の４倍にアップしている。しかし、それでも比較例１、２の高価な窒素ガスを使用する場合に比して大幅にコストは低く、２００Ｎｍ3／ｈｒのエアを冷却ガスとする比較例４に比べても、実施例２はエアの量が少ないので、コストの増大も顕著でない。一方、脱炭１分当たりの溶鋼温度の上昇は、実施例１に比して大きいため、実施例１と同様に３０分と短時間で脱炭を終了することができた。
【００１８】
実施例３：鋼種としてＳＵＳ３１６に適用する以外は、表１において実施例１と同様の脱炭効果が得られた。
【００１９】
実施例４：鋼種としてＳＵＳ３１６に適用する以外は、表１において実施例２と同様の脱炭効果が得られた。
【００２０】
実施例５：鋼種としてＳＵＳ３０３に適用する以外は、表１において実施例１と同様の脱炭効果が得られた。
【００２１】
実施例６：鋼種としてＳＵＳ３０３に適用する以外は、表１において実施例２と同様の脱炭効果が得られた。
【００２２】
実施例７：鋼種としてＳＵＳ４３０に適用する以外は、表１において実施例１と同様の脱炭効果が得られた。
【００２３】
実施例８：鋼種としてＳＵＳ４３０に適用する以外は、表１において実施例２と同様の脱炭効果が得られた。
【００２４】
比較例１：鋼種としてＳＵＳ３０４に適用した。この場合、冷却ガスに従来のＮ2ガスを使用しているため、冷却ガスコストが高い上に、冷却ガスによる二次燃焼が行われないために溶鋼の温度上昇が小さく、長時間の脱炭時間を要した。なお、脱炭後の溶鋼温度が実施例１よりも高いのは結果的に脱炭時間が長くなったためである。
【００２５】
比較例２：比較例１と同様の結果であった。
【００２６】
比較例３：鋼種としてＳＵＳ３１６に適用した。この比較例３は冷却ガスとしてエアを使用するものであるが、冷却ガス流量が５Ｎｍ3／ｈｒと不足しているため、酸素吹精パイプの溶損が４０％と許容範囲の３０％を超え、このために酸素吹精装置本体の溶損の恐れがある上に、エア流量が少ないために二次燃焼が少なく、従って溶鋼の温度上昇が小さく、長時間の脱炭時間を要した。
【００２７】
比較例４：鋼種としてＳＵＳ３１６に適用した。この比較例４も冷却ガスとしてエアを使用するものであるが、冷却ガス流量が２００Ｎｍ3／ｈｒと過剰であるが、酸素吹精パイプの冷却効果は飽和し、冷却ガスのコストはアップしているが、溶鋼温度上昇速度は実施例２を大幅に超えてアップされておらず飽和していた。
【００２８】
比較例５：鋼種としてＳＵＳ４３０に適用する以外は、比較例３と同様の結果で、エア流量が少ないために二次燃焼が少なく、従って溶鋼の温度上昇が小さく、長時間の脱炭時間を要した。
【００２９】
比較例６：鋼種としてＳＵＳ４３０に適用する以外は、比較例４と同様の結果で、酸素吹精パイプの冷却効果は飽和し、冷却ガスのコストはアップしているが、溶鋼温度上昇速度は実施例２を大幅に超えてアップされておらず飽和していた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の方法に使用するＲＨ脱ガス装置を一部省略して模式図である。
【図２】ＲＨ脱ガス装置の模式図で、９０トンＲＨ酸素吹精装置で本発明のエアを冷却ガスとして酸素吹精パイプを１本として使用するものである。
【図３】ＲＨ脱ガス装置の模式図で、９０トンＲＨ酸素吹精装置で従来のＮ2ガスを冷却ガスとして使用するものである。
【図４】本発明のエアを冷却ガスとする酸素吹精パイプを部分的に破断して示す側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ＲＨ脱ガス装置
２  上部槽
３  真空排気口
４  中間層
５  下部槽
６  浸漬管
７  取鍋
８  酸素吹精パイプ
９  酸素吹入口
１０  内管
１１  外管
１２  エア吹込口
１３  溶鋼
１４  スラグ
１５  還流方向
１６  酸素
１７  エア
１８  Ｎ2
１９  蒸気による真空排気流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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